(57)【要約】【課題】  ノズル吐出状態検出においてＳ／Ｎ比の向上により高精度の検出を実現する。【解決手段】  直線状に配列されたノズルからインク滴を吐出して記録を行う記録ヘッドと、対向する受発光装置から成る液体吐出状態検出手段と、前記対向する受発光装置を結ぶ光束をガイドする光ガイドを備え、前記光ガイドは内側に反射部材と吐出滴通過用の穴が開いた構造である事を特徴とする記録装置。光ガイドはノズル吐出状態検出時に発光素子から放射される光のエネルギー密度の低下を光ガイド内側の反射板により抑え、またインク滴吐出による空気の流動、インクミスト、外光などの影響を少なくする事でＳ／Ｎ比の向上させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に配列されたノズル列からインク滴を吐出して記録を行う記録ヘッドと、前記ノズル列直下に光束を発生させる発光装置と光束を受光する受光装置と、吐出滴が光束を遮光する事によりノズル吐出状態を検出する検出手段と、光束をガイドする光ガイドを備え、前記光ガイドは内側に反射部材と吐出滴通過用の穴が開いた構造である事を特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は記録媒体にインクを吐出する記録部を備え、前記記録部より微小なインク滴を着弾させる事で画像を形成するインクジェットプリンターにおいて、ノズルの吐出状態を検出する技術分野に属するものであり、記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述したようなインクジェットプリンターを用いた記録装置においては、受信した画像を記録する場合にインクの固着、インク供給路でのごみ詰まり、気泡による詰まり、ノズル内のヒータの故障などが原因となり、ノズルからインク滴が吐出しなくなる状態、いわゆる不吐出が生じる事がある。不吐出ノズルがある状態で記録をすると、正確に画像を記録できなくなる。そこで、受信した画像を記録するより前に、ノズルが不吐出状態になっていないかをチェックする事で、常に正確な画像の記録ができるようにする。
【０００３】
受信画像の記録処理の流れは、まずイニシャル処理を行い、その後不吐出を検出する。不吐出検出後に不吐出ノズルがなければ、記録紙を給紙して受信画像を記録、記録紙を排紙して画像記録を終了する。一方、不吐出検出手段において不吐出が検出された場合は、ヘッド回復制御やエラー処理を行う。
【０００４】
不吐出ノズル検出方法としては、フォトインタラプ夕方式がある。これは、発光素子から受光素子方向に光を放射し、その光軸を通過するようにインク吐出を行い、吐出インク滴が光を遮光した際に光量が一定値以下にならない場合は吐出、光量が一定値以下になった場合は不吐出と判断する方式である。
【０００５】
一般にフォトインタラプタ方式では、インクを発光素子と受光素子の間の光束中に確実に吐出するために、受信画像の記録終了後、不吐出検出前にまずキャリッジのずれを補正する位置あわせ（例えば原点出し）を行い、次に上記光軸位置がインク吐出位置と一致するようにキャリッジを移動して不吐出検出をする。あるいは、キャリッジの位置合わせを行わずに、ある程度のずれを許容するために、キャリッジ（インクカートリッジ）を移動しながらインク不吐出検知位置を含む所定の区間にインクを吐出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
またフォトインタラプ夕方法でインク吐出状態の検出を行う際には、インク滴が光束に対して小さいため、検出におけるＳ／Ｎ比の向上を目的として、受光素子の前にアパーチャー等の開口部を設けて光束を絞り込む方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−１７９８８５号公報
【特許文献２】特許第３３６８１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、インクジェット記録装置では高画質化のためにインク滴の微小化が進んでいる。このため、フォトインタラプタ方式で不吐出検出を行う際、インク滴が光束に対して非常に小さいため十分な検出信号得られず検出が難しくなる。また、吐出による空気の流動、インクミスト、外光などがノイズ成分となり検出信号のＳ／Ｎ比が悪化する問題がある。
【０００８】
そこで本発明では、光学的に不吐出を検出する際に、吐出による空気の流動、インクミスト、外光の影響を少なくし、検出信号のＳ／Ｎ比を向上させ、インク滴が微小な場合でも高精度な不吐出検出を可能とする記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の記録装置は直線状に配列されたノズル列からインク滴を吐出して記録を行う記録ヘッドと、前記ノズル列直下に光束を発生させる発光装置と光束を受光する受光装置と、吐出滴が光束を遮光する事によりノズル吐出状態を検出する検出手段と、光束をガイドする光ガイドを備え、前記光ガイドは内側に反射部材と吐出滴通過用の穴が開いた構造である事を特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、内側に反射部材と吐出滴通過用の穴を設けた筒状の光ガイドを備え、前記筒状の光ガイドを受発光装置が結ぶ光束が通る位置に設置してノズル吐出状態検出を行うことで、光ガイドの反射により発光素子から放射される光の光量低下を抑えるため検出レベルが上がる。また、光ガイドが空気の流動、インクミスト、外光の影響を減らす事で検出のＳ／Ｎ比が向上し、吐出滴が極小な場合でも高精度の検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【実施例】
【００１２】
（第一の実施例）
図１は、本実施例の形態に係るインクジェット方式のプリンター１０１の構成図である。図１（ａ）はプリンター正面図、図１（ｂ）はプリンター側面図を示している。
【００１３】
図１において、キャリッジ（ＣＲ）１０２は、インク吐出方向を下に向けてシャフト１０３に取付けられており、モータの回転に応じて、図の矢印で示す方向に往復移動する。プラテン１０４と紙送りローラ１０５の間を送出される記録媒体に向かってキャリッジ１０２の底面にある記録ヘッド１０８のノズルからインクが順次吐出され、そのインクが記録媒体に着弾する事により、記録媒体に画像が印刷される。キャリッジ１０２のホームポジションには、ワイパー１０６、ヘッド回復ユニット１０７がある。記録ヘッド１０８に吐出不具合が生じた場合には、表面をワイパー１０６で拭き取る、または回復ユニット１０７で吸引動作を行うなどの吐出修繕制御を行う。プリンター１０１の非印字領域にノズルの不吐出及びヨレ吐出を検出するための吐出状態検出ユニット１０９が設置されている。
【００１４】
以下に吐出状態検出ユニット１０９を用いたノズル吐出状態検出の構成について説明する。
【００１５】
図２は本発明のノズル吐出状態検出を説明するための図で、図１のインクジェットプリンター本体１０１を横方向から見た側面図である。キャリッジ１０２の底面に位置する記録ヘッド１０８にはインクを吐出する直線状に配列されたノズル（列）２０１、インク色ごとに分かれたインクタンクが挿入されている。インクタンクとノズル２０１は、キャリッジ内のインク供給路により接続されている。
【００１６】
ホストから吐出指令があると各ノズル２０１内のヒータに駆動電圧が印加され、ヒータ熱によりインクが加熱発砲され、インク滴２０２がノズル２０１から順次吐出（発射）される。吐出されたインク滴２０２はインク吸収体２０３によって吸収される。
【００１７】
記録ヘッド１０８表面から下の位置にノズル列２０１を挟むように発光素子２０６と受光素子２０７を設置する。発光素子２０６と受光素子２０７には、光を絞り込みＳ／Ｎ比を向上させるためアパーチャー２０８、２０９を設ける。両アパーチャーサイズは２ｍｍ×２ｍｍとする。本実施例では、発光素子２０６には狭指向性の赤外ＬＥＤは、受光素子２０７はフォトダイオードを用いている。発光素子２０６は、数Ｖの電圧印加で発光、発光素子２０６から放射された光束２０５を受光素子２０７が読取る。ノズル吐出状態の検出をする場合のみ発光素子２０６に電圧を印加する構成となっている。
【００１８】
以下に、本方式によるノズル吐出状態検出（吐出／不吐出判定）方法について説明する。
【００１９】
図３（ａ）はノズル吐出状態検出時のキャリッジ１０２を正面から見た正面図、図３（ｂ）はノズル吐出状態検出時にキャリッジ１０２を下方向から見た平面図である。（正常）吐出時に吐出／不吐出判定を行った場合、吐出されたインク滴２０２は図２、図３（ａ）の矢印のように光束２０５を遮光（通過）し吸収体２０３に着弾、吸収される。この時の光量の変化を受光素子２０７で読取り電圧変換した信号が、吐出／不吐出判定するための検出信号となる。なお、本実施例では一ノズルにつき一吐出でノズル吐出状態検出行っている。
【００２０】
図４に正常吐出時にノズル吐出状態検出を行った場合の検出信号を示した。図４中の駆動信号４０１は吐出を開始するための信号で、吐出命令があると駆動信号４０１は下り、吐出が開始される。本実施例では吐出周波数ｆ＝１０ｋＨｚで吐出を行っている。検出信号４０２は、受光素子に入射する光量を電気信号で表したもので、前記光量が下がると電圧が下がる構成となっている。図４にあるように駆動信号４０１が下がり、吐出が開始されると検出信号４０２は、吐出のたびに大きく下がり再び元の電圧に戻る。この検出信号４０２の大きな変化部分が吐出されたインク滴２０２の光束２０５の遮光を示している。検出信号４０２の遮光と異なる小さな信号変化は、吐出による空気の流動、吐出の際に生じるインクミスト、外光が原因となって生じたノイズ信号である。
【００２１】
図５に不吐出ノズルがある時にノズル吐出状態検出を行った場合の検出信号を示した。不吐出ノズルがある場合は、インク滴２０２は光束２０５を遮光しないため、その部分の検出信号５０２は図５の実線のように変化しない。つまり、検出信号５０２の変化のない部分が不吐出ノズルである事を示している。
【００２２】
検出信号に対して吐出／不吐出判定用の閾値を設定し、検出信号がこの閾値に達するか否かでノズル個々の不吐出の有無を判定する。閾値に達しない場合は不吐出判定となる。吐出時に図５の検出信号５０２のような信号変化のない箇所を検出した場合、対応するノズルを不吐出ノズルとしてメモリに保存する。上述した方法でノズル個々の吐出／不吐出状態を検出する。
【００２３】
次に光ガイドを用いた場合のノズル吐出状態検出について説明する。図６に光ガイド６０１を含む吐出状態検出ユニット１０９の外形図、図７に光ガイドの外形図を示す。光ガイド６０１は内側に鏡面７０１とインク滴通過用の穴７０２、７０３を上下開けた筒状構造となっている。鏡面７０１は、インク付着による汚れ防止を目的とした撥水処理がされている。光ガイド６０１は、ノズル列と平行で発光素子２０６と受光素子２０７の間で光束２０５が通過する位置に設置されている。ノズル吐出状態検出時の吐出されたインク滴２０２は、光ガイド６０１の上面の穴７０２、光束２０５、下面の穴７０３の順で通過し吸収体２０３に着弾する。
【００２４】
図８に光ガイド６０１を用いて吐出／不吐出検出を行った場合の検出信号を示した。検出信号８０２は、光ガイド６０１のない場合（図４、５の検出信号４０２、５０２）と比べ遮光に対する信号変化が大きい事がわかる。これは、光ガイド６０１の鏡面７０１の反射により光束２０５の光量が光ガイド６０１無しの場合より増えているためである。また、ノイズが全体的に減っている事が確認できる。これは、光ガイドが吐出による空気の流動、インクミスト、外光の影響などを少なくしたためである。このように光ガイド６０１を設ける事でＳ／Ｎ比を大幅に向上させる事ができる。
【００２５】
ここでは、前述した閾値比較までの流れと修繕制御について説明する。図９は検出信号に係るブロック図である。検出手段９０１（受光素子）で読取られた個々のノズルの検出信号は、増幅器９０２で増幅されＡ／Ｄ変換器９０３でデジタル値として示され、プロセッサ９０４であらかじめ設定された閾値と比較される。不吐出を検出した場合は、そのノズルをメモリ９０５に保存する。その後、回復ユニット１０７で不吐出ノズルを含む部分のヘッド吸引などの不吐出修繕制御を行う。
【００２６】
ここでは、検出に要する時間について説明する。検出時間は、検出時間＝（全ノズル数／吐出周波数）＋記録ヘッド移動時間、となる。例えば全ノズル数が５０００、吐出周波数が１０ｋＨｚ、記録ヘッド位置移動時間が２ｓだとすると、検出時間は２．５ｓ程度で検出が完了する。検出手段である受発光素子（光束）の数を増やす事、吐出周波数を増やす事により検出時間をさらに短くする事が可能である。
【００２７】
ノズル吐出状態検出のタイミングは、数分間の印刷休止でインクの固着から吐出不良になる事があるため、数分以上の印刷休止をした場合に行う。
【００２８】
検出に使用する総インク量は、一ノズル一吐出で検出する場合、総検出インク量＝全ノズル数×吐出滴量である。全ノズルが５０００、吐出適量が４ｐｌであった場合で、２０ｎｌと極めて少なくなる。
【００２９】
図１０は、本実施の形態に係るプリンターのプリントシステムの構成を示すブロック図である。図１０において、ホストコンピュータ１００１とプリンター１００２とが、直接或はＬＡＮ等を介して接続されている。ホストコンピュータ１００１は、各種アプリケーションプログラムやＯＳなどを実行して、このホストコンピュータ１００１の動作を制御するＣＰＵ１００３を備えている。更に、ホストコンピュータ１００１は、このプリンター１００２によるプリント動作を制御するためのプリンタドライバ１００４を有しており、このプリンタドライバ１００４は、アプリケーションプログラム１００５からプリントデータを受け取り、それをプリンター１００２が解釈できるコマンドやデータフォーマットに変換してプリンター１００２に出力している。
【００３０】
このプリンター１００２は、前述した記録ヘッドの個々のノズル吐出状態を把握する機能を有しており、この検出した結果は、プリンター１００２からホストコンピュータ１００１に送られ、プリンタドライバ１００４によりユーザーに対して報知されるようにしても良い。
【００３１】
図１１にノズル吐出状態検出を行った場合のフローチャートを示す。ノズル吐出状態検出を開始すると（Ｓ１１００）、まず検出したいノズル（列）と吐出順序を選択する（Ｓ１１０１）。選択したノズルがあるノズル列を検出ユニットの光束上に移動する（Ｓ１１０２）。選択したノズルを順次吐出し（Ｓ１１０３）、ノズル個々に対して検出信号の（電圧）値と設定した閾値を比較し（Ｓ１１０４）、検出信号の（電圧）値が閾値に達しないノズルは不吐出ノズルとしてノズル番号をメモリに記録する（Ｓ１１０５）。
【００３２】
検出する全ノズルのノズル吐出状態検出が終了した場合は（Ｓ１１０６）、その後、不吐出ノズルがあったかを検出する（Ｓ１１０７）。不吐出ノズルがあった場合には、回復ユニットにて不吐出ノズルを含む部分のヘッド吸引などの不吐出修繕制御を行う（Ｓ１１０８）。
【００３３】
その後、再度ノズル吐出状態検出を行い不吐出がなくなった場合はノズル吐出状態検出終了となる（Ｓ１１０９）。なお、ヘッド修繕制御を数回しても正常吐出にならない場合は、完全不良ノズルとしてユーザーに知らせるなどの対応をとる。
【００３４】
以上、説明したように本発明では、内側に反射部材と吐出滴通過用の穴を設けた筒状の光ガイドを備え、前記筒状の光ガイドを受発光装置が結ぶ光束が通る位置に設置してノズル吐出状態検出を行う。光ガイドの反射により発光素子から放射される光の光量低下を抑えるため検出レベルが上がる。また、光ガイドが空気の流動、インクミスト、外光の影響を減らす事で検出のＳ／Ｎ比が向上し、吐出滴が極小な場合でも高精度の検出が可能となる。
【００３５】
なお、本発明の実施の形態では、検出対象の液体としてインクを用いたが、他に反応液や薬品などインク以外の液体の場合にも適用する事ができる。また、インクジェットヘッドもバブルジェット（登録商標）方式のインクジェットに限らず、ピエゾ方式などのインクジェットヘッドにも適応可能である。
【００３６】
本発明の実施の形態では、一ノズルにつき一吐出でノズル吐出状態検出を行っていたが、一ノズル複数吐出にする事で検出信号を大きくすることが可能である。
【００３７】
本発明の不吐出修繕手段は、実施例で述べたヘッド吸引に限らず予備吐出、吐出パワー（電圧）のアップ、不吐出ノズルを他の吐出ノズルで補う補間制御などがある。
【００３８】
本発明に用いる発光素子は実施例で述べた赤外ＬＥＤに限らず、その他構造のＬＥＤやレーザー、受光素子にはフォトトランジスタなどを用いる事もできる。
【００３９】
本発明は複数の機器（例えばホストコンピュータ、インターフェース機器、リーダ、プリンターなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットプリンターの構成図
【図２】ノズル吐出状態検出の構成図（側面図）
【図３】ノズル吐出状態検出の説明図（正面図、平面図）
【図４】検出信号の波形（正常吐出時）を示す図
【図５】検出信号の波形（不吐出時）を示す図
【図６】ノズル吐出状態検出の構成図（光ガイド有り）
【図７】光ガイド外形図
【図８】検出信号の波形を示す図
【図９】ノズル吐出状態検出に係るブロック図
【図１０】インクジェットプリンターの構成を示すブロック図
【図１１】ノズル吐出状態検出時のフローチャート
【符号の説明】
【００４１】
１０１    インクジェットプリンター本体
１０２    キャリッジ
１０３    シャフト
１０４    プラテン
１０５    紙送りローラ
１０６    ワイパー
１０７    回復ユニット
１０８    記録ヘッド
１０９    吐出状態検出ユニット
２０１    ノズル（列）
２０２    インク滴
２０３    吸収体
２０４    熱センサー
２０５    光束
２０６    発光素子
２０７    受光素子
２０８    アパーチャー（発光素子用）
２０９    アパーチャー（受光素子用）
４０１    駆動信号
４０２    検出信号（正常吐出）
５０２    検出信号（不吐出）
６０１    光ガイド
７０１    鏡面
７０２    インク滴通過穴（上面）
７０３    インク滴通過穴（下面）
８０２    検出信号（光ガイド有り）
９０１    検出手段
９０２    増幅器
９０３    Ａ／Ｄ変換器
９０４    プロセッサ
９０５    メモリ
１００１  ホストコンピュータ
１００２  プリンター
１００３  ＣＰＵ
１００４  プリンタドライバ
１００５  アプリケーションプログラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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